一種基于人體生理溫度響應的聚合物膠束型磁共振造影劑的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及納米聚合物材料的制備方法技術領域，特別涉及一種基于人體生理溫度響應的聚合物膠束型磁共振造影劑的制備方法。
【背景技術】
[0002]聚合物膠束具有兩親性以及良好的生物相容性。通過自組裝的方法獲得的聚合物膠束型造影劑具有核殼結構，納米粒徑大約分布于10nm左右，可以在人體內通過增強滲透滯留效應(EPR Effect)穿越血腦屏障到達腫瘤及病灶，在靶向部位實現富集。
[0003]聚N-異丙基丙烯酰胺是一種具有溫度敏感性的高分子材料，在水溶液中它在最低臨界相轉變溫度條件下會發生鏈段的構型變化，導致聚合物材料的親疏水性質發生改變。通過改性的方法制備得到的兩親性的聚N-異丙基丙烯酰胺共聚物造影劑，利用這一溫度變化特性，可以將其臨界相轉變溫度改變至接近于人體生理溫度范圍，構筑具有溫度敏感性的聚合物膠束用于腫瘤診斷治療及腫瘤藥物傳遞。
[0004]化學交換飽和轉移(CEST)成像是一種借助化學交換過程放大信號的磁共振成像方法，所述方法經由相應頻率的飽和脈沖選擇性激勵特定的質子，使得其磁化矢量得到飽和。由于特定質子與環境中質子化學環境的差異以及化學交換的存在，環境的質子信號也得到了減弱，通過選擇激勵與不激勵特定質子所得到的核磁共振信號進行差譜，可以對特定質子的信號進行放大。
[0005]盡管化學交換飽和轉移成像方法可以針對特定質子的信號進行放大，但受限于非常窄帶的飽和激勵方法，對于基本磁場的空間變化極度敏感，其背景信號的干擾較大，同時受到磁共振偏共振效應的影響。
[0006]采用順磁性金屬的PARACEST造影劑，是利用鑭系金屬對化學位移的影響，使得具有鑭系誘導化學位移的結合質子可以參與到化學交換飽和轉移過程中，由于較大的化學位移使得化學交換過程更加明顯，從而增大化學交換飽和轉移成像的靈敏度，減小了窄帶飽和激勵的影響。
[0007]帶有順磁性金屬的聚合物膠束造影劑受外界環境的變化比較敏感，但依然受制于CEST成像靈敏度較低的影響。由于CEST成像在溫度變化范圍內并不明顯，對腫瘤組織的靶向性仍然較低。目前尚沒有關于對較小溫度分布范圍內磁共振造影增強的技術來檢測腫瘤組織微環境變化的報道。
【發明內容】
[0008]為了克服上述現有技術中存在的不足，本發明的目的在于提供了一種基于人體生理溫度響應的聚合物膠束型磁共振造影劑的制備方法。在磁共振成像(MRI)中該制備方法制得的聚合物膠束型造影劑可以產生針對特定溫度參數的對比增強作用，以檢測人體生理組織局部微環境的變化，也進一步提高了化學交換飽和轉移成像的靈敏度和對較小溫度變化分布的監測。
[0009]本發明所采用的技術方案是，針對目前主動靶向磁共振檢測比較單一的利用Tl及T2成像方法，本發明采用了新型的對比增強作用較大的PARACEST造影劑進行CEST成像；
[0010]本發明通過引入溫度敏感型聚合物膠束，設計具有溫度敏感的聚合物膠束型造影劑，以此獲得溫度靶向性的磁共振造影劑。
[0011]本發明設計基于溫度敏感的CEST成像方法，設計了對溫度具有較靈敏響應的聚合物膠束型造影劑，并結合CEST成像方法對其較小溫度范圍內的成像變化進行對比增強。
[0012]本發明首先針對CEST造影劑對周圍環境的敏感性，結合環境響應型膠束的特點設計了帶有PARACEST造影劑的聚合物膠束，并對聚合物膠束造影劑的設計進行了表征，同時驗證了該聚合物膠束造影劑在溫度變化條件下的響應。
[0013]本發明改性了聚合物膠束上修飾的PARACEST造影劑，通過酰胺縮合的方法獲得了聚合物膠束造影劑，本發明不僅提供了具有良好增強滲透滯留效應的新型聚合物膠束型造影劑，同時本發明也提供了適應人體生理溫度的高靈敏度。
[0014]與現有技術相比，本發明的優點和有益效果在于:
[0015]提供了一種基于人體生理溫度響應的聚合物膠束型磁共振造影劑的制備方法，所制備的聚合物膠束型磁共振造影劑在造影過程中針對目前磁共振成像靈敏度普遍不高，增強對比效應不夠明顯的缺陷，本發明可以利用其溫度敏感的特性，對人體生理溫度范圍內微小的變化進行增強對比檢測，與此同時，作為一種生物相容性良好的納米材料，本發明所制備的造影劑有望廣泛應用到臨床當中。
【附圖說明】
[0016]圖1為修飾有1，4，7，10-四氮雜環十二烷-1，4，7，-三甘氨酸乙酯-10，-乙酸的聚合物(Eu-[PNIPAAm-MMA-D03AmcE])反應路線圖，如實施例中1.1-1.5所述。
[0017]圖2為以芘分子探針法測定1339及1333兩特征峰比值對應聚合物濃度的線性關系圖，以此得到聚合物膠束的CMC值，如實施例中1.6所述。
[0018]圖3為對獲得到的聚合物膠束粒徑的透射電鏡表征圖像，其中膠束Eu-[PNIPAAm-MMA-D03AmcE]的濃度為10mg/ml，證明該聚合物可以形成核殼結構的膠束，如實施例中1.7所述。
[0019]圖4為對獲得到的聚合物膠束Eu-[PNIPAAm-MMA-D03AmcE]動態光散射實驗的表征，其中膠束Eu-[PNIPAAm-MMA-D03AmcE]的濃度為10mg/ml，證明Eu-[PNIPAAm-MMA-D03AmcE]可以形成粒徑在10nm左右的膠束，如實施例中1.8所述。
[0020]圖5為對獲得到的混合型聚合物膠束5在變溫(33-42°C )條件下動態光散射實驗的表征，其中混合型聚合物膠束5的濃度為10mg/ml，證明混合型聚合物膠束5可以形成在溫度變化條件下發生粒徑的改變，同時證明了該聚合物的臨界相轉變溫度在37.5°C，如實施例中1.10所述。
[0021]圖6為對獲得到的混合型聚合物膠束5溶液變溫(33_42°C )條件下透光率實驗的表征，混合型聚合物膠束5的濃度為10.0mg/ml ;證明該混合型聚合物膠束5可以形成在溫度變化條件下發生透光率的變化，同時證明了混合型聚合物膠束5的臨界相轉變溫度在37.5°C，如實施例中1.11所述。
[0022]圖7為11.lmg/ml (金屬銪離子濃度=20mM)混合型聚合物膠束5的磁共振NMR實驗，利用化學交換飽和轉移差譜(CEST)方法測定得到的譜，如實施例中2.1.4所述。
[0023]圖8為11.lmg/ml (金屬銪離子濃度=20mM)混合型聚合物膠束5的磁共振CESTNMR實驗。利用化學交換飽和轉移差譜(CEST)方法測定得到在溫度33-42°C條件下的CEST信號變化曲線。當溫度升高至37°C時，CEST信號，發生突躍增強，CEST信號強度在38°C處達到最強，如實施例中2.2所述。
[0024]圖9為11.lmg/ml (金屬銪離子濃度=20mM)混合型聚合物膠束5水溶液的磁共振CEST成像，在溫度33-42°C條件下測定得到的CEST成像變化圖，從33°C上升至36°C，CEST圖像信號強度接近，當溫度升高至37°C時，CEST圖像發生增強，利用matlab讀取所有溫度的CEST成像的fid數據，獲得相應colorbar。其中37°C的圖像強度約為36°C的1.3倍，而CEST圖像在38°C處達到最強為21%，隨后隨著溫度的進一步升高，交換速率逐漸加快，致使CEST信號強度隨著溫度的升高逐漸衰減。如實施例中2.3所述。
【具體實施方式】
[0025]下面結合實施例和附圖對本發明的制備方法、所得產品及其有益效果做進一步的詳細說明，但并不因此而限制本發明權利要求書請求保護的范圍。
[0026]以下實施例中，主要試劑介紹如下:
[0027]三叔丁基1，4，7，10-四氮雜環十二烷-1，4，7，10-四乙酸(Tr1-tert-butylI,4，7，10 - tetraazacyclododecane-1, 4，7，10-tetraacetate,SigmaAldrich，CAS:137076-54-1)；
[0028]聚(N-異丙基丙稀酰胺-b-甲基丙稀酸甲醋共聚物)Poly (N-1soprylacrylamide-b-methylmethacrylate), Polymersource.1nc, Mw = 80000-100000，摩爾比N-1soprylacrylamide:methylmethacrylate = 10:82 ；
[0029]聚(N-異丙基丙稀酰胺-b-甲基丙稀酸甲醋共聚物)Poly (N-1soprylacrylamide-b-methylmethacrylate), Polymersource.1nc, Mw = 280000-300000，摩爾比N-1soprylacrylamide:methylmethacryl